城际铁路青弋江特大桥挂篮及支架计算书(二)

'新建南京至安庆铁路第五合同段第一项目分部青弋江大桥跨宁芜线（40+64+40）m连续梁挂篮及施工支架计算书（二）二0一二年八月 新建南京至安庆铁路第五合同段第一项目分部青弋江大桥跨宁芜线（40+64+40）m连续梁挂篮及施工支架计算书院长：项目负责人：总工程师：专业负责人：主审副总工程师：勘测设计单位：证书等级：证书编号：发证部门： 新建南京至安庆铁路第五合同段第一项目分部青弋江大桥跨宁芜线（40+64+40）m连续梁挂篮及施工支架计算书编制：复核：审核： 目录1.工程概况11.1.连续梁简介11.2.检算内容11.3.支架布置方案11.3.1.0#段支架布置11.3.2.临时锚固布置31.3.3.边跨直线现浇段支架布置52.主要设计计算依据62.1.主要计算依据62.2.计算软件63.0#段支架检算63.1.主要计算参数63.2.荷载计算73.2.1梁体恒载73.2.2施工活载83.2.3计算荷载83.3.支架主体结构计算83.3.1底模和侧模83.3.2方木受力计算83.3.3.碗扣式支架受力计算93.3.4I25b工字钢横梁计算103.3.52I40a工字钢纵梁计算143.3.6钢管立柱计算153.3.7混凝土基础163.40#段临时锚固173.4.1正常施工状况下检算173.4.2临时锚固计算193.4.3考虑施工中特殊荷载204.边跨直线现浇段支架检算214.1.计算荷载值214.2.支架主体计算234.2.1方木（模板背楞）受力计算234.2.2碗扣支架受力计算254.2.3地基承载力计算275.结论与建议286.资质证书及营业执照29 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）1.工程概况1.1.连续梁简介青弋江特大桥DK87+478连续梁位于芜湖市镜湖区元梅庵、地形平坦。上部结构设计采用（40+64+40）m三跨预应力混凝土连续箱梁，全桥全长145.2m，全桥采用箱型截面，最大梁高5.2m，顶面宽度12.2m。合拢段为2m，梁底下缘按二次抛物线变化，节段划分和主体结构见图1.1。图1.1青弋江特大桥连续梁分段结构图（尺寸单位：m）承台及桩基础采用C40混凝土，墩身采用C35混凝土，支承垫石及主梁采用C50混凝土。连续梁主跨上跨宁芜上、下行铁路线，在宁芜铁路GK113+258.61处与宁安线相交，交角55°。交点处宁芜铁路轨顶标高12.70m。现在连续梁跨宁芜上、下行双线属于1级干线，每日通行客运70列车列，货运列车50列，线路繁忙，施工注意列车运行。1.2.检算内容本计算书主要检算内容分两个部分：(一)0#段支架及临时锚固检算(二)现浇段支架检算1.3.支架布置方案1.3.1.0#段支架布置主墩墩身混凝土浇筑完成后，即可进行临时支墩搭设工作，根据64m连续梁设计图纸：0#段长度8m，桥梁顶面宽12.2m，设计10根外径Φ28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）630钢管作支墩(如图1.2)。钢管落在承台预埋钢板上，不需做地基处理。单侧两个钢管桩之间采用[10槽钢做斜撑，并焊接垂直横联。底层钢管桩与墩身之间用[10槽钢连接。在2I40a工字钢的上面布置间距0.6m的横向I25b工字钢。钢管桩下底和承台预埋钢板处利用三角形钢板楔块进行焊接，防止钢管受外力侧移。在I25b工字钢上布置12cm×12cm方木，其上碗扣式钢管支架，腹板下立杆间距为30×60cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；底板下立杆间距为90×60cm（横向×纵向），横杆步距为120cm；翼板下立杆间距为90×60cm（横向×纵向），横杆步距为120cm，0#段墩顶底模及侧模采用厂制大型组合钢模。支架的布置如图1.2~图1.4示。图1.20#段支架布置正面图（尺寸单位：m）28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图1.31/2平面布置图（尺寸单位：m）图1.40#段支架布置侧面图（尺寸单位：m）1.3.1.临时锚固布置0#段施工完毕，采用挂篮对其余的梁段进行施工，每个墩上一个T型结构向两端开展，每个T型结构有4个临时混凝土支座，分别设置在两个永久支座两侧，考虑到梁体施工中风力、施工荷载产生扭矩及不平衡力矩，在主墩顶部支承垫石两侧分别采用C50钢筋混凝土临时固结支座，临时支座平面尺寸28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）210cm×30cm，临时固结支座内设置一层φ12钢筋网片，钢筋网片间距15cm，净保护层5cm。详细布置见《临时支墩锚固布置图》。连续梁主墩墩身模板支立完成后，在要求的位置将精轧螺纹钢固定在墩身钢筋上，固定需用绑扎，严格禁止焊接。精轧螺纹钢筋埋入墩身长度为1.5m，在精轧螺纹钢筋底部设锚固钢板，钢板下设大螺帽，将钢板固定在精轧螺纹钢筋上。开始绑扎0#段钢筋前在底模板相应位置钻孔，将精轧螺纹钢筋穿过底模板，穿入0#段1m，将墩柱与0#段锚固起来。然后开始绑扎0#段钢筋，钢筋安装施工完成后将精轧螺纹钢筋牢固的绑扎在梁体钢筋上，在精轧螺纹钢筋顶部安装锚固钢板。每个临时固结支座内设置8φ32精轧螺纹钢，长3.12m。在墩身施工时应注意预埋，钢筋锚入梁体为1m。具体见临时锚固布置图1.5~1.6。图1.5临时锚固布置平面图(尺寸单位：cm)图1.6临时锚固布置立面图(尺寸单位：cm)28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）1.3.1.边跨直线现浇段支架布置边跨直线现浇段采用满堂支架法搭设支架模扳。碗扣支架规格为φ48×3.5焊管制成的定长杆配件，横杆与立杆连接采用碗扣接头。由下碗扣承接横杆插头，上碗扣锁紧横杆插头。碗扣支架的布设为：底板处碗扣支架间距为0.6m×0.6m(纵向×横向)，横杆步距为120cm；在两腹板处加密，腹板下碗扣支架间距为0.6m×0.3m(纵向×横向)，横杆步距为120cm；翼缘板处间距0.6m×0.9m(纵向×横向)，横杆步距为120cm。横断面布置剪刀撑。在最上一层水平支架上面放上纵、横向方木，在底部模板底部纵向支撑采用10cm×8cm方木，间距20cm；横向采用10cm×12cm方木，间距为60cm，位于U型托撑中心。用顶托调整横向方木顶面高度并固定。地基处理采用换填垫层法，挖除淤泥至实地基，用8%灰土料换填0.8m并夯实，再浇筑10cm厚C15混凝土，为方便支架搭设，每个支架的底部加装规格为10cm×10cm的平底托。箱梁横桥向支架布置见图1.7。图1.7青弋江特大桥边跨现浇段支架横桥向布置图28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）1.主要设计计算依据1.1.主要计算依据1)《青弋江大桥DK87+478连续梁施工设计图》；2)《青弋江大桥DK87+478连续梁0#段临时锚固设计图》；3)《青弋江大桥DK87+478连续梁边跨直线现浇段支架设计图》；4)《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）；5)《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）；6)《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）；7)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；8)《木结构设计规范》（GB50005-2003）；9)《竹胶合板模板》（JG/T156-2004）；10)其它有关技术规范、规程及技术文件。1.2.计算软件采用MidasCivil2010版软件建立0#段支架的有限元模型。2.0#段支架检算2.1.主要计算参数(1)方木（红松）：弹性模量E=9×103N/mm2，抗弯强度设计值，顺纹抗剪强度设计值；(2)碗扣式支架：直径Φ=48mm，壁厚δ=3.5mm，截面面积A=489mm2，回转半径i=15.78mm；抗压强度设计值；(3)钢管立柱：截面面积A=15600mm2，直径Φ=630mm，壁厚δ=8mm，回转半径i=22cm，抗压强度设计值；(4)型钢(Q235)I25b：截面面积A=54cm2，截面模量Wx=422cm3，截面惯性矩Ix=5278cm4，截面面积矩Sx=246cm3，腹板厚tw=10mm，抗拉强度设计值，抗剪强度设计值28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二），弹性模量E=2.1×105MPa。(1)型钢(Q235)I40a：截面面积A=86cm2,截面模量Wx=1085cm3，截面惯性矩Ix=21714cm4，截面面积矩Sx=631cm3，腹板厚tw=10.5mm，抗拉强度设计值，抗剪强度设计值，弹性模量E=2.1×105MPa。1.1.荷载计算3.2.1梁体恒载梁体立面及主要截面如图3.1～3.2所示。其中Ⅰ-Ⅰ截面为0#段端截面，Ⅱ-Ⅱ截面为0#节位于支架上的最大截面。支架的纵向间距均为60cm，步距均为120cm，横向间距在翼缘、腹板、底板位置的间距分别为90cm、30cm、60cm，计算梁体恒载时，采用0#段的截面面积最大截面（Ⅱ-Ⅱ截面）计算。图3.10#节立面图（尺寸单位：m）图3.21/2Ⅱ-Ⅱ横截面图（尺寸单位：m）28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）为偏于安全，取0#段Ⅱ-Ⅱ截面为例进行分析。根据图3.2，断面主要结构尺寸为：梁高5.2m，梁底宽度6m，底板厚度1m，顶板厚度0.78m，腹板宽度1.4m，翼缘板部分取两端的平均高度m（偏于保守）。按设计砼容重取γ砼=26.5KN/m3，则各部位的梁体荷载计算值为：翼板位置荷载；底板位置荷载；腹板位置荷载。3.2.2施工活载施工荷载，振捣荷载，人员、机具和其他堆料的荷载共同取，施工时的活荷载值。3.2.3计算荷载设计荷载取基本组合一，，荷载分项系数，，则综合恒载重和可变荷载后：翼板位置荷载；底板位置荷载；腹板位置荷载。另外，梁体下的模板、方木、工字梁等重量可忽略不计。1.1.支架主体结构计算3.3.1底模和侧模底模和侧模均采用厂制钢模，具体的受力计算参见钢模板生产厂家提供的检算资料。3.3.2方木受力计算底模板下纵向方木截面为12cm×12cm，方木的跨度均为60cm，28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）支架下方的方木与底模板的方木设置相同，均按简支梁计算，其中剪力值，弯矩值。计算宽度根据支架的间距确定，选取各位置最宽的宽度计算方木的受力。纵向方木的截面面积，纵向方木的截面模量为，截面惯性矩，纵向方木计算内容参见表3-1。表3-1纵向方木计算表位置项目翼缘底板腹板计算宽度(m)0.90.60.3计算跨度(m)0.60.60.6荷载计算值(KN/m)38.2539.0052.14最大弯矩(KN·m)1.721.762.35最大剪力(KN)11.4811.715.64截面弯曲正应力(N/mm2)6.06.18.2抗弯强度设计值(N/mm2)13截面最大剪应力(N/mm2)1.21.21.5抗剪强度设计值(N/mm2)1.4（允许提高10%）挠度值(mm)0.420.430.57容许挠度值(mm)1.5通过表3-1的各项计算结果，可知：腹板位置的方木的剪应力值略大于顺纹抗剪强度，但小于1.1倍抗剪强度，因此采用上述方木设置均满足要求。据《木结构设计规范》（GB50005-2003）表4.2.1-5，木材作为临时结构的构件时，强度设计值可提高至1.1倍，故表中的底板位置剪应力亦可满足要求，所以按照方案中的布置方式，纵向方木满足强度和变形要求。3.3.3.碗扣式支架受力计算支架主要采用碗扣式支架，支架横杆步距为L=1.2m。在底板位置，支架按60cm×60cm布置；，在翼缘位置按60cm×90cm布置，；在腹板位置按60cm×30cm布置，28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）。图3.3中阴影部分为单根支架的立杆所承受的等效荷载面，a，b分别为立杆的纵横间距。图3.3单根立杆承受荷载图（单位：m）根据各位置的布置，计算立杆的轴向力见表3-2。表3-2各位置立杆轴向力项目位置翼缘底板腹板承受荷载面积（m2）0.540.360.18荷载计算值（KN/m2）42.565173.8单杆受力面积（m2）22.9523.431.28由表3-2，单根立杆受到的轴向力取较大的计算值。换算长细比：，立杆截面面积：A=489mm2，轴心受力稳定系数：φ=0.801，查《钢结构设计规范》P44公式5.1.2-1则轴向应力：（满足要求）因此，立杆的承载力及稳定性满足要求。3.3.4I25b工字钢横梁计算每个支架的底部加装规格为10cm×10cm的平底托，平底托下设置12cm×10cm的纵向方木做支撑，立杆所着力的位置均为方木与工字钢横梁交叉的位置，因此方木上没有弯矩和剪力，不作计算。I25b工字钢上所承受的为平底托下的方木传递的竖向力，竖向力的大小和方木所处位置及方木的宽度有关，各方木的宽度及位置如图3.4所示。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图3.4方木的分布宽度和位置(尺寸单位：m)通过均布面荷载换算到每根方木的线荷载值，每根方木的线荷载值如表3-3所示。表3-3方木上方线荷载计算表纵向方木编号分担荷载宽度（m）各位置面荷载值（KN/m2）等效线荷载值（KN/m）1、260.4542.519.132、250.942.538.253、240.7542.531.884、230.4542.519.135、220.342.512.756、210.3173.852.147、200.3173.852.148、190.3173.852.149、180.3173.852.1410、170.3173.852.1411、160.4565.029.2512、150.665.039.0013、140.665.039.00根据计算的线荷载值，并结合实际支架的结构。建立了方木及其以下结构的Midas模型，模型整体图如图3.5所示，横梁内力及应力图分别见图3.6~3.8。横梁上的等效线荷载值，可取腹板位置的面荷载换算得出，计算线荷载，则横梁的最大跨度为l=2.53m，所以可计算得横梁跨中的挠度值，，因此横梁的刚度满足要求。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图3.5方木及支架的Midas模型图图3.6横梁弯矩图根据模型计算，得到I25b工字钢的弯矩图，由图3.6可知，横梁上的弯矩最大值为41.9KN·m。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图3.7横梁弯曲正应力根据模型计算，得到I25b工字钢的弯曲正应力图，由图3.7可知，横梁上的弯曲正应力最大值。图3.8横梁剪切应力根据模型计算，得到I25b工字钢横梁的剪切应力图，由图3.8可知，横梁上的剪切应力最大值，满足强度要求。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）3.3.52I40a工字钢纵梁计算纵梁采用双拼40a工字钢，纵梁承受的等效线荷载值，可由腹板位置的面荷载换算得出。其值，取位于0#段下方的纵梁的最大悬臂长度l=1.15m。计算得纵梁跨中的挠度值，，故横梁的刚度满足要求。纵梁内力及应力图分别见图3.9~3.11。图3.9纵梁弯矩图由图3.9可知，纵梁上的弯矩最大值为463KN•m，弯矩值较大。图3.10纵梁弯曲正应力28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）由图3.10可知，纵梁上的弯曲正应力最大值，满足要求。图3.11纵梁剪切应力由图3.11可知，纵梁上的剪切应力最大值，满足要求。3.3.6钢管立柱计算采用δ=8mm厚钢板卷制成D=630mm的钢管立柱，立柱之间用[10焊接加固以增大立柱的稳定性。根据模型的立柱轴向力计算，立柱所受的最大轴向力为659KN，立柱由轴力引起的压应力值为，钢管立柱的内力及应力图分别见图3.12~3.13。图3.12立柱轴力图28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图3.13立柱压应力图以下检验立柱稳定性：采用δ=8mm厚钢板卷制成D=630mm的钢管立柱，立柱之间用[10焊接加固以增大立柱的稳定性，已知立柱高度5m，则取计算长度L=5m，查《路桥施工计算手册》P730，截面旋转半径i=0.354(D-δ)=220mm。圆钢管立柱可视为a类轴心受压构件，换算长细比，查《钢结构设计规范》P136附录C，圆钢管轴心受压稳定性计算，轴心受压稳定系数截面计算应力。（满足要求）因此，钢管立柱的稳定性满足要求。3.3.7混凝土基础钢管立柱的基础利用承台基础，在立柱的下方设置预埋钢板，板厚1.6cm，尺寸为90cm×90cm并与钢管焊接，可认为立柱的承压面积为钢管立柱的面积，基础的受力性能按局部承压的混凝土构件计算。钢管立柱下预埋钢板的面积。承台使用C40混凝土浇筑，查《混凝土结构设计规范》P21表4.1.4，C40混凝土的轴心抗压强度设计值fc=18.4Mpa。钢管立柱对条形基础的局部压应力：28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）。（满足要求）3.40#段临时锚固3.4.1正常施工状况下检算3.4.1.1工况分析当只考虑正常施工的情况，即不考虑一侧挂篮突然坠落的情况（施工时应加强挂篮锚固，杜绝该类事故发生），有以下两种工况。工况1：悬浇节段工况，即在浇筑混凝土时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用，不同步浇筑节段混凝土的重量差为20t（8m3）。工况2：挂篮行走工况，即在挂篮行走时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。两种工况的荷载分别计算，不会同时产生。3.4.1.2荷载类型悬臂浇注施工时，产生不平衡弯矩的原因主要有五个方面：①风荷载；②梁体自重不均匀（如胀模等）；③施工荷载；④施工机具（如挂篮、吊机等）；⑤两侧块段混凝土浇注不同步引起的不平衡弯矩。①风荷载：1）风压值取基本风压2）基本风速：根据《抗风设计指南》第3.2.1.2条，“桥梁所在地区缺乏风速观测资料时，可利用《桥规》中的全国基本风压分布图，将桥位所在地区的基本风压换算成基本风速”。，。3）设计基准风速Vd式中：——考虑不同高度和地表粗糙度的无量纲参数。桥址区属Ⅱ类场地，高度为10m，取=1.0。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）所以，。4）由于进行施工阶段的验算，根据《抗风设计指南》第10.2.1条，施工阶段的设计基准风速式中：η——风速重现期系数，一般取10年重现期的设计基准风速，查表得η=0.84。=0.84×16.72=14.1m/s。考虑阵风荷载时，。竖向风荷载式中：ρ——空气密度，一般取ρ=1.225；Cv——系数，Cv=0.4（B/D=2.4）。所以，。②梁体自重不均匀荷载梁体节段长度及重量见表3-4。表3-4箱梁节段长度及重量表梁段号012345678节段特性0#块悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段长度(m)8333.53.53.53.53.53.5重量（KN）507125412293253224032300212519801960自重G梁=5071+2541+2293+2532+2403+2300+2125+1980+1960=23206KN，考虑一侧梁体比另一侧梁体重5%，梁体自重的不均匀弯矩为M2=（2535×2+1271×5.5+1146×8.5+1266×11.75+1202×15.25+1150×18.75+1063×22.25+990×25.75+980×29.25）×0.05=7719KN·m。③施工荷载考虑挂篮施工动力系数为1.3，则施工不平衡活荷载为一侧挂篮的0.3倍。G活=0.3×300=90KN；M3=300×0.3×29.25=2633KN·m。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）④施工机具挂篮、模板、施工机具重为G挂=600KN，施工机具位置考虑一个节段差，则：M4=600×3.5=2100KN·m。⑤混凝土浇注的不同步荷载两侧节段混凝土不同步浇筑时，引起的不平衡力与弯矩，取最大差值8m3混凝土引起的弯矩计算，则G砼=8×25=200KN；M5=200×31=6200KN·m。3.4.2临时锚固计算荷载为竖向荷载和不平衡弯矩。竖向荷载计算如下：临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重与挂篮荷载，考虑人群机械及冲击荷载：N=G梁+G挂+G活=23206+600+90×2=23986KN最大不平衡弯矩荷载组合为：组合一:M1+M2+M4+M5=541+7719+2633+6200=17093KN·M组合二:M1+M2+M3+M4=541+7719+2100+2633=12993KN·M取较大值组合一，即最大支撑力为23986KN，最大不平衡弯矩为17093KN·m。墩顶临时支座结构示意图、临时支座的受力结构分析如图3.14所示：图3.14临时固结计算示意图根据平衡条件可得：（3-1）28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）由式（3-1）求得：（3-2）由式（3-2）得出A、B两临时支座处的反力，即混凝土的最大压应力，以确定混凝土标号；计算出竖向主筋（墩梁锚固钢筋）的最大压力和最大拉力，按最大值（一般拉应力偏大）配置墩梁锚固钢筋。本计算中L=1.35m，N=23986KN，M=17093KN·m，可求得（3-3）得A、B两临时支座处的反力均为压力。根据不平衡弯矩M和相应竖向反力N计算结果，墩顶临时支座均为压应力。按此结果设置混凝土临时支座就可满足抗倾覆要求，可根据此压力确定临时支座的混凝土标号。临时支座的横截面尺寸为0.3m×2.1m，最大竖向力为18624KN，支座混凝土采用C50，压应力为：<23.1MPa（满足要求）。3.4.3考虑施工中特殊荷载3.4.3.1工况分析在施工中，悬臂浇筑到最后节段，如果没有做好挂篮锚固，会发生挂篮连带混凝土坠落事故，此时为避免引发T构倒塌等连锁反应，防止带来更大的损失，需分析挂篮坠落工况。在这种工况下，最不利的倾覆弯矩会产生拉应力，就该在临时支座处设置抗拉锚固钢筋。3.4.3.2设计计算荷载主要是竖向荷载和不平衡弯矩，竖向荷载计算同上节，为23986KN。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）不平衡弯矩计算时应考虑挂篮坠落的最大荷载，此时其他荷载均应免去，可以大大简化计算程序。即考虑一侧各节段混凝土自重超重5%，以及一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。以最远端的8号块为计算节段，其自重为96t，其重心距离墩中心为29.25m，则：由上节计算结果得：（3-4）由（3-4）式求得：（3-5）按最大弯矩计算，取L=1.35m，N=23986KN，M倾=44574KN·m，可求得（3-6）即最大压力为28502kN，最大拉力为4516kN，由最大压力确定混凝土强度等级；由最大拉力配置墩梁锚固钢筋。考虑采用Ф32精轧螺纹钢，材料属性为：截面面积A＝804.2mm2，标准强度设计值为650MPa，弹性模量取2×105Mpa，单根力＝804.2×650×10-3＝522kN。故需设置精轧螺纹钢为4516/522=9根。本结构4个临时支座每个设置精轧螺纹钢8根，一侧16根，安全系数K=16/9=1.77（满足要求）。临时支座的横截面尺寸为0.3m×2.1m，最大竖向力为28502KN，支座混凝土采取C50，压应力为：<23.1MPa（满足要求）。1.边跨直线现浇段支架检算1.1.计算荷载值梁体截面如图4.1所示。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）图4.1边跨直线段梁体1/2截面图(尺寸单位：m)分别计算腹板，底板及翼缘板的截面面积，均取半个箱梁的截面，分成四部分，计算所得结果如图4.2所示，并列入至表4-1。图4.2箱梁梁体各部分截面面积表4-1箱梁梁体各部分截面面积（m2）位置腹板位置A2顶板位置A3底板位置A4翼缘板位置A1面积1.821.901.501.55参照图4.3，根据支架的布置宽度计算等效纵向线荷载。其中，翼缘板分布宽度b=3.1m，腹板分布宽度b=0.65m，顶、底板分布宽度的一半为b=2.35m，计算得到各部分的梁体面荷载值见表4-2。图4.3等效纵向线荷载示意28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）表4-2恒载——梁体各位置面荷载（KN/m2）位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值72.837.613.0说明：①底板位置的荷载计算值，计入了顶板位置的荷载；②计算面荷载采用的公式：，其中A为箱梁截面面积，b为荷载分布宽度。活荷载值如表4-3。表4-3活载——其他荷载（KN/m2）施工人员、机具、堆料等（q1）振捣混凝土(q2)倾倒混凝土冲击荷载(q3)2.02.02.0荷载计算式采用公式，荷载分项系数，，计算各面的荷载组合值如表4-4，再根据不同工况取合适的均布荷载值。表4-4荷载组合值（KN/m2）位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值96.053.724.2说明：表中组合值未计算模板、方木、支架、分布梁、横梁等的自重，由于这些恒载的计算值比较小，相对于梁体的自重可以忽略不计，后续计算中可以不做考虑。1.1.支架主体计算4.2.1方木（模板背楞）受力计算分别对各位置的横向与纵向方木进行检算，方木均按简支梁计算。4.2.1.1.纵向方木纵向采用10cm×8cm截面方木，参考表4-4各位置荷载的组合值，并计算各位置的线荷载值，纵向方木上可认为承受连续的均布线荷载。最大弯矩：M纵=ql2/8；最大剪力：Q纵=ql/2，方木的截面力学性质参见主要材料参数。计算纵向方木的内力值见表4-5。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）表4-5纵向方木计算位置腹板底板翼缘板等效荷载集度q0(KN/m2)96.053.724.2计算宽度b(m)0.20.20.2计算跨度l(m)0.60.60.6等效线荷载值q(KN/m)19.210.74.8最大弯矩值M(KN.m)0.864（最大值）0.4820.218最大剪力值Q(KN)5.76（最大值）3.21.5取底板位置纵向方木进行验算，其计算图见图4.4。图4.4底板纵向方木计算图（单位：cm）最大截面正应力：=13Mpa；（满足要求）最大截面剪应力：=1.4Mpa；（满足要求）最大挠度：=1.5mm；（满足要求）查《路桥施工计算手册》P805附表3-39中木材的强度允许值可知，腹板纵向方木强度、刚度满足规范要求，通过比较底板位置的方木也满足要求。4.2.1.2.横向方木横向采用12cm×10cm截面方木，横向方木承受纵向方木传递来的集中荷载，计算宽度0.6m，计算跨度l=0.6m（底板）、l=0.3m（腹板），腹板处方木最大弯矩为集中荷载作用在横向方木跨中，底板处最大方木最大弯矩为在偏离跨中28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）10cm处各作用一个集中力P；最大剪力值为一跨内对称作用两个集中荷载。横向方木计算示意图见图4.5~4.6，计算结果见表4-6。图4.5底板、腹板横向方木计算图图4.6翼缘板横向方木计算图底板处方木受力示意图如图4.5所示，此时a=b=c=0.2m，L=0.6m，P=6.42KN；腹板处方木受力示意图如图4.5所示，此时a=0.05m，b=0.2m，c=0.05m，L=0.3mP=11.52KN；翼缘板处方木受力示意图如图4.6所示，此时a=c=0.05m，b=0.2m，L=0.9m，P=4.32KN。方木承受最大剪力、最大弯矩在翼缘板处，计算结果见表4-6。表4-6横向方木计算位置腹板底板翼缘板计算跨度l(m)0.30.60.9集中荷载值P(KN)11.526.424.32最大弯矩值M((KN.m)0.8751.3081.523最大剪力值Q(KN)7.786.5410.8最大挠度f（mm）0.20.61.8容许挠度[f]（mm）0.751.52.25最大截面正应力：=13Mpa；（满足要求）最大截面剪应力：=1.4Mpa；（满足要求）最大挠度：=2.25mm；（满足要求）4.2.2碗扣支架受力计算边跨直线现浇段支架采用碗扣式支架，底板处间距为0.6m×0.6m(纵向×横向)，横杆步距为120cm；在两腹板处加密，腹板下间距为0.6m×0.3m28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）(纵向×横向)，横杆步距为120cm；翼缘板处间距0.6m×0.9m(纵向×横向)，横杆步距为120cm。单根立杆承受荷载示意见图4.7。图4.7单根立杆承受荷载图（单位：m）各位置立杆所承受等效荷载面积与等效荷载的集度的具体数据及计算结果表4-7。表4-7支架单根立杆轴力计算位置支架主体腹板底板翼缘板单根立杆等效承受面积S（m2）0.180.360.54等效载荷集度q(KN/m2)96.053.724.2单杆轴力FN（KN）17.319.413.1由表4-7可知，取底板下的立杆计算。查《路桥施工计算手册》P438，回转半径i=15.78。换算长细比：57；立杆截面面积：A=489mm2；轴心受力稳定系数：φ=0.894；查《钢结构设计规范》P44公式5.1.2-1；轴向应力：=210Mpa；因此，立杆的稳定性满足要求。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）4.2.3地基承载力计算支架搭设前先换填地基基础，挖除淤泥至实地基，用8%灰土料换填0.8m并夯实，再浇筑10cm厚C15混凝土，为方便支架搭设，每个支架的底部加装规格为10cm×10cm的平底托。查《混凝土结构设计规范》P20表4.1.4，可知：C15混凝土的轴心抗压强度设计值fc=7.2Mpa；灰土的承载力特征值一般为fa=200~250KPa，取fa=225Kpa；由表4-7的计算结果，并按照图4.8的计算图计算，单根立杆的最大压力为19.77KN，则支架下混凝土表面接触应力：=7.2Mpa（满足要求）。图4.8地基计算图示基础为10cm厚C15混凝土，下方为压实的灰土处理的地基基础，地基承载力按45°刚性扩散角计算，灰土上层接触应力：=225KPa（满足要求）。28 新建南京至安庆铁路工程NASZ-5标青弋江大桥挂篮及施工支架计算书（二）1.结论与建议通过对青弋江大桥DK87+47处（40+64+40）m连续梁0#段支架、临时固结及边跨直线现浇段支架方案的计算分析，得出的主要结论和建议如下：（1）0#段支架及临时固结按照前述的施工方案，支架及临时固结的各部分结构能满足施工的要求：①纵、横向方木的强度值、刚度值均满足《铁路桥涵施工规范》及相关规范的要求②碗扣式支架立杆强度和稳定性满足施工要求。③0#段支架纵、横梁的强度值、刚度值均满足《铁路桥涵施工规范》及相关规范的要求。④钢管立柱的强度和稳定性满足施工要求。⑤碗扣式支架横杆，立杆和斜撑的设置均满足施工规范的构造要求。⑥使用承台作为基础的承载力满足设计要求。⑦0#段临时固结方案设计满足正常施工状态下的稳定性要求；0#段临时固结在挂篮坠落状态(特殊状态)下，精轧螺纹钢满足抗拉要求、临时支座混凝土满足抗压要求。⑧为方便拆除，建议临时支座设置5cm厚同强度硫磺砂浆夹层。（2）边跨直线现浇段支架①纵横向方木强度值、刚度值均满足《铁路桥涵施工规范》及相关规范的要求。②碗扣式支架立杆的强度值、刚度值均满足《铁路桥涵施工规范》及相关规范的要求。③为保证支架的整体稳定性，横杆，立杆和斜撑的设置应满足施工规范的构造要求。（3）施工时请严格遵守地基处理及挂篮、支架预压的相关施工技术规范。6.资质证书及营业执照28'